NASA Batalkan Misi Pemulangan Sampel Marikh, China Sasarkan Bawa Pulang Batuan pada 2031

Batuan Marikh yang menjanjikan sedang menunggu untuk dibawa pulang

Secebis batuan bernama Sapphire Canyon tersimpan rapat di dalam rover Perseverance milik NASA di Marikh, mengandungi petunjuk kimia yang ingin dikaji para saintis bagi mencari kemungkinan bukti kehidupan purba. Misi yang dirancang untuk membawanya ke Bumi telah dibatalkan selepas anggaran kos pelan asal NASA bagi Pemulangan Sampel Marikh mencecah sehingga AS$11 bilion dan tarikh pemulangan yang dijangka tertunda ke 2040.

China sedang mengusahakan laluan berbeza. Misi Tianwen-3 dijadualkan dilancarkan sekitar 2028 dan membawa sekurang-kurangnya 500 gram bahan dari Marikh ke Bumi sekitar 2031, menurut garis besar misi Tianwen-3 kerajaan China yang diterbitkan pada Julai 2025. Ini akan menjadikan China negara pertama mengumpul sampel di Marikh dan membawanya pulang.

NASA telah membelanjakan kira-kira AS$2.5 bilion untuk program pengambilan sampelnya sebelum pembatalan. Perseverance sudah menyimpan sampel dalam 33 tiub, yang dipilih sepanjang penerokaan bertahun-tahun di Kawah Jezero, tempat sungai pernah mengalir ke sebuah tasik lebih 3 bilion tahun lalu.

Taruhannya bukan sekadar negara mana yang tiba dahulu. Misi China akan mengumpul bahannya sendiri dari lokasi lain. Sapphire Canyon, yang digerudi daripada batu bertompok di tepi saluran sungai purba, akan kekal di Marikh melainkan ada misi lain mengambilnya.

Pentadbir NASA Jared Isaacman berkata agensi itu berhasrat membawa pulang sampel berkenaan akhirnya, sama ada menggunakan robot atau angkasawan. Tiada jadual atau misi gantian diumumkan. Sementara itu, China sedang menuju ke peringkat pembinaan kapal angkasa yang dirancang untuk dilancarkan.

Mengapa saintis berminat dengan Sapphire Canyon

Perseverance mengumpul Sapphire Canyon pada Julai 2024 daripada batu berbentuk mata anak panah bernama Cheyava Falls, berhampiran Neretva Vallis, sebuah lembah yang diukir oleh sungai yang mengalir ke tasik purba Jezero. Rover itu menggerudi keluar serpihan berbentuk silinder kira-kira sebesar kapur tulis lalu menyimpannya dalam tiub.

Cheyava Falls menarik perhatian kerana bintik-bintik kecil yang menyerupai corak belang harimau bintang. Di Bumi, ciri serupa boleh terbentuk apabila mikrob memakan bahan organik yang tertimbus dalam sedimen. Aktiviti itu mengubah kimia mineral besi berhampiran, lalu meninggalkan bintik atau lingkaran berwarna pucat.

Adrian Broz, penyelidik pascadoktoral di Universiti Purdue dan anggota pasukan sains Perseverance, membantu menulis kajian mengenai batuan itu yang diterbitkan pada September 2025. Beliau menjelaskan mengapa penemuan itu menonjol:

Ini kali pertama saya rasa kami menemui sesuatu yang layak dianggap sebagai 'biosignatur berpotensi'

Biosignatur ialah ciri fizikal atau kimia yang mungkin dihasilkan oleh kehidupan. Saintis yang mengkaji Sapphire Canyon perlu menentukan sama ada mikrob membentuk bintik-bintiknya atau tindak balas kimia biasa yang menghasilkannya. Batu lumpur di sekelilingnya juga mengandungi banyak ciri serupa, sekali gus menyediakan latar geologi yang lebih luas untuk disiasat para penyelidik.

Air membentuk landskap ini jauh sebelum Perseverance tiba pada Februari 2021. Sungai dan tasiknya yang telah lenyap menjadikan Jezero lokasi yang menjanjikan untuk mencari batuan yang mungkin mengekalkan kesan organisma yang hidup berbilion tahun lalu.

Mengapa makmal di Bumi penting

Perseverance membawa instrumen untuk meneliti kimia dan struktur batuan, tetapi alat sainsnya sebahagiannya dipilih bagi mengenal pasti sampel untuk kajian lanjut di Bumi. Rover perlu beroperasi dengan bekalan kuasa, berat dan peralatan yang terhad. Makmal boleh menggunakan jauh lebih banyak teknik pada cebisan kecil daripada sampel yang sama.

Briony Horgan, profesor sains Bumi, atmosfera dan planet di Universiti Purdue serta anggota pasukan Perseverance, menjelaskan keperluan untuk pemeriksaan secara langsung:

Kita boleh terus menjalankan kajian ini dan menemui petunjuk, tetapi kita tidak akan tahu dengan pasti sehingga sampel itu dibawa pulang.

Meteorit Marikh Allan Hills 84001 menunjukkan betapa rumitnya kerja itu. Meteorit tersebut ditemui di Antartika pada 1984 dan pada awalnya ditafsirkan mengandungi kemungkinan sisa kehidupan purba. Siasatan kemudian menunjukkan bahawa proses geologi boleh menghasilkan ciri yang menyerupai kesan biologi.

Oleh itu, saintis yang mengkaji Sapphire Canyon perlu mendapatkan beberapa jenis bukti yang menyokong penjelasan yang sama. Mereka boleh menyiasat struktur mineral, molekul organik dan hubungan antara perubahan kimia dengan sejarah batuan itu. Sampel di Bumi juga membolehkan makmal berbeza mengulangi ujian dan membandingkan hasilnya.

Bagaimana rancangan pengambilan sampel menjadi terlalu mahal

Program Pemulangan Sampel Marikh NASA, yang dibangunkan bersama Agensi Angkasa Eropah, memerlukan rangkaian kapal angkasa dan operasi. Sebuah pendarat akan menghantar roket kecil ke Marikh. Perseverance akan membawa sampelnya ke pendarat itu, tempat sampel tersebut dimasukkan ke dalam bekas untuk dilancarkan ke orbit.

Sebuah kapal angkasa Eropah yang menunggu di atas Marikh akan menangkap bekas itu, membawanya menuju ke Bumi dan melepaskan kapsul yang mampu mendarat dengan selamat. Pelancaran bahan dari Marikh dan pengambilannya di orbit masing-masing akan menjadi yang pertama dalam penerokaan angkasa lepas.

Cabaran kejuruteraannya ialah membawa peralatan dan bahan dorong yang mencukupi sambil memastikan kapal angkasa cukup ringan untuk dilancarkan dan mendarat. Reka bentuk geganti NASA membahagikan tugas itu antara beberapa kenderaan. Ia juga mewujudkan beberapa peringkat yang boleh terjejas oleh kelewatan atau masalah teknikal, sekali gus menjejaskan keseluruhan misi.

Bumi dan Marikh menawarkan peluang pelancaran yang sesuai kira-kira setiap 26 bulan. Terlepas satu peluang boleh menambah kira-kira dua tahun pada jadual, menjadikan tarikh akhir pembangunan kapal angkasa amat penting.

Pelan asal dianggarkan menelan kos maksimum AS$11 bilion. Pendekatan yang disemak pada 2024 dianggarkan menelan kos kira-kira AS$7 bilion, tetapi persoalan tentang kemampuan dan sama ada anggaran lebih rendah itu boleh dicapai masih berlarutan. Permintaan belanjawan NASA bagi tahun fiskal 2026 mencadangkan penamatan program Pemulangan Sampel Marikh, dan Kongres meluluskan pembatalannya pada Januari.

Pengambilan sampel Marikh dikenal pasti sebagai keutamaan tertinggi NASA dalam sains planet pada 2011. Pembatalannya mewujudkan jurang antara kejayaan mengumpul batuan bernilai saintifik dengan kemampuan untuk mengkajinya secara langsung.

Tarikh yang membentuk persaingan

Rancangan NASA berubah berulang kali apabila seni bina pemulangan menjadi semakin rumit. China menggabungkan pengumpulan dan pemulangan dalam satu kempen misi, dengan memanfaatkan pengalaman daripada pendaratan di Marikh dan misi sampel Bulannya.

Perkembangan utama menunjukkan bagaimana kedua-dua usaha itu mencapai kedudukan semasa:

• Februari 2021: Perseverance mendarat di Kawah Jezero untuk menyiasat persekitaran purba dan mengumpul sampel.
• Mei 2021: Misi Tianwen-1 China mendarat di Marikh dan menghantar rover Zhurong.
• 2022: NASA menyemak reka bentuk pengambilan sampel dengan Perseverance menghantar sampel, manakala helikopter pemulihan menjadi pelan sandaran. Tarikh pemulangan yang dijangka beralih ke 2033.
• 2024: China membawa pulang sampel dari bahagian jauh Bulan menerusi Chang'e 6. NASA menilai semula program pengambilan sampel Marikhnya, dan Perseverance mengumpul Sapphire Canyon pada Julai.
• Julai 2025: Kerajaan China menggariskan pelancaran Tianwen-3 sekitar 2028 dan pemulangan sampel sekitar 2031.
• Januari: Kongres meluluskan pembatalan program Pemulangan Sampel Marikh NASA susulan cadangan penamatan bagi tahun fiskal 2026.
• Mac 2026: Ketua pereka Tianwen-3, Liu Jizhong, berkata projek itu akan memulakan pembangunan perkakasan penerbangan sepanjang 2026.
• Akhir 2026: Pasukan sains China merancang untuk mengecilkan pilihan tapak pendaratan kepada tiga calon akhir.

Langkah China memasuki pembangunan perkakasan, yang diumumkan pada Mac, menandakan kemajuan melangkaui kerja prototaip. Jadual rasmi negara itu kekal dengan pelancaran sekitar 2028 dan pemulangan sekitar 2031; tarikh pelancaran 2031 yang dilaporkan bercanggah dengan jadual tersebut.

Bagaimana Tianwen-3 akan mengumpul dan membawa pulang sampel

Dua roket Long March 5 dirancang untuk dilancarkan dari Wenchang di pulau Hainan, China, pada penghujung 2028. Sebuah roket akan membawa pendarat dan peralatan untuk pelancaran dari permukaan. Roket yang satu lagi akan membawa pengorbit dan sistem untuk membawa sampel pulang ke Bumi.

Kerajaan China berkata perjalanan ke Marikh akan mengambil masa tujuh hingga lapan bulan, diikuti kira-kira setahun operasi di sana. Kempen utama pengumpulan di permukaan oleh pendarat dijangka berlangsung kira-kira 70 hari dalam tempoh misi yang lebih luas itu.

Tianwen-3 akan menggunakan tiga kaedah pengumpulan: mencedok bahan dari permukaan, menggerudi hingga sedalam 2 meter dan menghantar dron untuk mengumpul bahan tambahan. Misi ini tidak akan membawa rover. Hou Zengqian, ketua saintis misi itu dan ahli akademik Akademi Sains China, berkata dron berkenaan akan mencapai lokasi dalam lingkungan beberapa ratus meter dari tapak pendaratan.

Sistem penggerudian boleh mendapatkan bahan dari bawah permukaan, manakala dron akan meluaskan kawasan persampelan melangkaui persekitaran berhampiran pendarat. Secara bersama, kaedah tersebut bertujuan menyediakan kumpulan sampel yang lebih pelbagai berbanding hanya mencedok bahan di sebelah kapal angkasa.

Selepas pengumpulan, sebuah kenderaan pelancaran akan menghantar bekas tertutup yang mengandungi sekurang-kurangnya 500 gram sampel ke orbit Marikh. Pengorbit yang menunggu akan menerimanya dan memulakan perjalanan pulang. Misi Bulan China memberikan pengalaman berguna, tetapi berlepas dari Marikh dan pertemuan di orbit masih memerlukan keupayaan baharu.

Pendaratan selamat mengehadkan lokasi pencarian China

Pasukan sains Tianwen-3 telah mengecilkan lebih 80 calon tapak pendaratan awal kepada 19, menurut garis besar rasmi Hou pada Julai 2025. Tiga calon akhir dijangka dikenal pasti menjelang penghujung 2026. Saintis mengutamakan lokasi yang keadaannya mungkin menyokong kehidupan dan mengekalkan kesannya.

Jurutera turut menetapkan had yang ketat. Tapak itu mesti terletak antara latitud 17 dan 30 darjah utara. Penerangan misi menetapkan kawasan yang sekurang-kurangnya 3 kilometer di bawah purata aras ketinggian Marikh, supaya kapal angkasa dapat melalui lebih banyak atmosfera dan memperlahankan kelajuannya ketika turun.

Elips pendaratan yang dijangka, iaitu kawasan kapal angkasa mungkin mendarat, berukuran kira-kira 50 kali 20 kilometer. Ini kawasan sasaran yang luas berbanding jarak pengumpulan dron. Oleh itu, misi ini memerlukan kawasan yang bahan bergunanya boleh dicapai di kawasan luas, bukan hanya pada satu singkapan kecil.

Perseverance mengambil pendekatan berbeza dengan bergerak merentasi Jezero dan memilih batuan yang konteks geologinya direkodkan dengan teliti. Saintis mengetahui lokasi asal setiap sampel dan hubungannya dengan lapisan berhampiran serta ciri air purba. Tianwen-3 akan mengumpul set bahan yang lebih setempat tanpa peninjauan rover selama bertahun-tahun.

Jezero bukan antara calon yang dikenal pasti China. Kejayaan Tianwen-3 membawa pulang sampel akan membuka jendela baharu tentang Marikh, sementara Sapphire Canyon masih menunggu misi pengambilan sampelnya sendiri. Kedua-dua koleksi itu akan menjawab persoalan berbeza tentang bahagian planet yang berbeza.

Ujian yang akan dijalankan saintis dan cara sampel dilindungi

Matlamat sains Tianwen-3 termasuk mencari kemungkinan tanda-tanda kehidupan, mengkaji perubahan keupayaan Marikh untuk menyokong kehidupan dan meneliti sejarah geologinya. Matlamat tersebut menghubungkan persoalan biologi dengan air, atmosfera dan batuan planet itu.

Li Yiliang, profesor astrobiologi di Universiti Hong Kong yang terlibat dalam penggarisan misi itu, menerangkan beberapa kemungkinan kajian. Para penyelidik akan mencari molekul yang dikaitkan dengan fungsi biologi, kesan fosil mikroskopik dan perubahan nisbah isotop.

Isotop ialah bentuk unsur kimia yang sama tetapi mempunyai jisim berbeza. Proses hidup boleh mengutamakan satu bentuk berbanding yang lain. Di Bumi, fotosintesis cenderung menggunakan karbon yang lebih ringan, lalu menghasilkan perubahan yang boleh diukur pada kadar isotop karbon. Para penyelidik akan meneliti sebarang corak di Marikh bersama mineral dalam sampel dan bahan kimia lain.

China juga merancang makmal berkeselamatan tinggi dengan ruang kerja yang sangat bersih dan kemudahan keselamatan biologi. Hou berkata rangkaian pengendalian sampel akan merangkumi pengumpulan, pengedapan, pengangkutan, pemprosesan dan penilaian risiko biologi, berpandukan dasar perlindungan planet yang ditetapkan Jawatankuasa Penyelidikan Angkasa Lepas.

Perlindungan planet mempunyai dua tujuan: mengelakkan organisma Bumi mencemari Marikh dan memastikan bahan yang dibawa pulang dari dunia lain dikendalikan dengan selamat. Pengendalian yang bersih juga membantu saintis menentukan sama ada kesan kimia berasal dari Marikh atau memasuki sampel semasa pengumpulan dan analisis.

Hou berkata saintis antarabangsa boleh mengkaji bahan yang dibawa pulang, tertakluk pada keperluan keselamatan. Akses kepada pelbagai makmal boleh memperluas jenis ujian dan membolehkan para penyelidik menyemak dapatan satu sama lain.

Perkara yang masih mungkin dilakukan NASA dan Eropah

NASA berkata pihaknya sedang meneliti pilihan pengambilan sampel yang lebih mudah dan mampu dibiayai, termasuk sumbangan komersial dan antarabangsa. Lockheed Martin telah mencadangkan misi dengan harga tetap di bawah AS$3 bilion untuk membawa pulang 30 sampel Perseverance menjelang 2037, menggunakan pengalaman daripada pendarat Marikh InSight dan misi sampel asteroid OSIRIS-REx.

Berdasarkan had harga yang dinyatakan syarikat itu, cadangannya akan menelan kos kurang daripada tiga per sebelas anggaran maksimum asal sebanyak AS$11 bilion. Tarikh pemulangan yang dicadangkan ialah enam tahun selepas sasaran China pada 2031. NASA belum menerima pakai cadangan itu.

Rang undang-undang perbelanjaan kompromi Kongres memperuntukkan AS$110 juta untuk Misi Masa Depan Marikh. Usaha itu boleh menyokong teknologi pendaratan yang lebih baik dan keupayaan lain yang berguna untuk penerokaan kemudian, termasuk usaha pengambilan sampel pada masa depan.

Agensi Angkasa Eropah sedang meneliti sama ada Earth Return Orbiter miliknya, yang pembangunannya lebih maju berbanding pendarat pengambilan sampel, boleh digunakan semula untuk mengkaji Marikh dari orbit. Jepun juga sedang mengusahakan pengambilan sampel dari Phobos, bulan Marikh yang mungkin mengandungi bahan yang terpelanting dari Marikh akibat hentaman asteroid.

Perseverance dan Curiosity akan meneruskan penyiasatan menggunakan instrumen di dalamnya. Sampel Perseverance yang telah ditutup rapat boleh disimpan untuk misi kemudian, dan rover itu masih mempunyai beberapa tiub yang belum digunakan bagi penemuan selanjutnya.

Victoria Hamilton, pengerusi Kumpulan Analisis Program Penerokaan Marikh NASA, menyifatkan kesan pembatalan itu terhadap komuniti saintifik:

Ini amat mengecewakan.

NASA telah menyelesaikan tugas mencabar untuk mencari dan mengumpul batuan yang berpotensi. Kini China mempunyai laluan yang lebih jelas untuk membawa pulang sampel baharu. Bagi saintis, matlamat utamanya kekal untuk mendapatkan bahan yang boleh menerangkan sejarah Marikh dan sama ada kehidupan pernah wujud dalam mana-mana bahagiannya.

Perkara Utama

• Program Pemulangan Sampel Marikh NASA dibatalkan berikutan kenaikan kos dan kelewatan, menyebabkan sampel yang dikumpul Perseverance kekal di Marikh.
• Sapphire Canyon mengandungi bintik-bintik yang ingin diuji saintis bagi menentukan kemungkinan asal usul biologinya.
• China secara rasmi menyasarkan pelancaran Tianwen-3 sekitar 2028 dan pemulangan sekurang-kurangnya 500 gram sampel sekitar 2031.
• Tianwen-3 merancang untuk mencedok bahan di permukaan, menggerudi hingga kedalaman 2 meter dan mengumpul sampel menggunakan dron, tanpa rover.
• China merancang memilih tiga calon akhir tapak pendaratan menjelang penghujung 2026. Jezero bukan antara calon yang dikenal pasti.
• Misi pengambilan sampel yang dicadangkan Lockheed Martin belum diterima pakai, dan NASA belum mengumumkan jadual gantian.